Glossar - Deutsche Zeitschrift für Sportmedizin

Glossar
Molekularbiologie
Glossar
Erklärung der wichtigsten Grundbegriffe aus dem Bereich Genetik und Molekularbiologie, die unter anderem in diesem Sonderheft häufig verwendet werden. Teile dieses Glossars wurden
einem Artikel von Guttmacher und Collins 2002 (N Engl J Med
347 (2002) 19, 1512-1520) sowie einem englischen Glossar unter http://www.genome.gov/glossary.cfm entnommen. Da die
englischen Begriffe zum Teil auch im Deutschen verwendet
werden, wurden diese nur dann ins Deutsche übersetzt, wenn
ein entsprechender deutscher Begriff gängig verwendet wird.
Allel: Alternative Form eines Gens (→homozygot/heterozygot).
Alternatives Spleissen: Regulationsmechanismus, bei welchem durch variiertes Aneinanderfügen der kodierenden Anteile eines Gens auf der Ebene der prä-mRNA verschiedene
Proteine oder Isoformen eines Proteins entstehen können.
Assoziationsstudie: Untersuchung, bei welcher der Zusammenhang zwischen einem Merkmal (Phänotyp) und einer bestimmten genetischen Variante geprüft wird.
Autosomen: Bezeichnung der menschlichen Chromosomen
mit Ausnahme der Geschlechtschromosomen und der mitochondrialen DNA.
Blot: Verfahren, Moleküle nach der →Elektrophorese auf eine Membran zu transferieren, um sie der Identifikation oder
Quantifizierung besser zugänglich zu machen. Anwendbar
für DNA (→Southern Blot), RNA (→Northern Blot) oder Proteine (→Western Blot)
Centromer: zentrale Region eines Chromosoms mit wichtiger Funktion bei der Zellteilung.
Codon: Abfolge von drei Basen in der DNA- oder RNA-Sequenz , die für eine bestimmte Aminosäure kodiert.
DNA-Chip: Serien von DNA-Sequenzen werden in hochstrukturierter Anordnung auf eine kleine Oberfläche gebunden. Auf
einen Chip von ca. 2x2 cm passen hunderte (macroarray) oder
über 10 000 (microarray) verschiedene DNA-Sequenzen.
Zweck der DNA-Chips ist es, eine Hochdurchsatz- →Hybridisierung zu ermöglichen, anhand derer die Expression einer
Vielzahl von Genen gleichzeitig bestimmt werden kann.
Elektrophorese: Auftrennung von geladenen Molekülen
nach Größe im elektrischen Spannungsfeld. Anwendbar für
DNA, RNA und Proteine.
Exon: kodierender Bereich eines Gens (→kodierend).
Frame-shift Mutation: Entfernen oder Hinzufügen einer Anzahl von Basen, welche nicht durch drei teilbar ist. Dadurch
kommt es zu einer Verschiebung des Leserasters innerhalb der
DNA-Sequenz, die jenseits der Mutation liegt. Durch diesen
Prozess können Stop-Codone entstehen (→Stop-Codon), die
zu einem vorzeitigen Abbruch der Translation und damit zu
einem verkürzten Protein führen. Alternativ kann die Aminosäuresequenz des Proteins so verändert sein, dass seine
Funktion beeinträchtigt wird oder sogar verloren geht.
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Genomics: Forschung, die sich mit der Funktion und Interaktion aller Gene des Genoms untereinander und in Zusammenhang mit äußeren Faktoren beschäftigt.
Genotyp: genetische Ausstattung eines Individuums bezüglich der vorliegenden Allele eines Gens.
Haplotyp: Kombination von Allelen, die zumeist räumlich
eng verbunden sind und gemeinsam vererbt werden.
Heterozygot: Beschreibung eines Individuums, welches zwei
unterschiedliche Versionen eines bestimmten Allels trägt.
Homozygot: Beschreibung eines Individuums, welches zweimal die gleiche Version eines bestimmten Allels trägt.
Hybridisierung: durch Basenpaarung bewirkte Doppelstrangbildung aus zueinander komplementären, einzelsträngigen Nukleinsäuren.
In situ Hybridisierung: wird direkt im biologischenPräparat
("in situ" = "vor Ort") durchgeführt. Diese Methode ermöglicht es, Nukleinsäuresequenzen (RNA wie DNA) in Geweben,
Zellen, Zellkernen und Chromosomen sichtbar zu machen
und Informationen über ihre Lokalisation zu gewinnen.
Intron: nicht kodierende (→kodierend) Region eines Gens.
Kandidatengen: Gen, von dem man annimmt, dass es eine
Bedeutung für die Ausprägung bestimmter Eigenschaften
(z.B. Erkrankungen) besitzt. Die Auswahl eines Kandidatengens erfolgt auf Grund der biologischen Eigenschaft seines
Genproduktes (Proteins), aufgrund seiner Lokalisierung in
einer chromosomalen Region, die mit dem Vorhandensein einer bestimmten Eigenschaft (z.B. Krankheit) assoziiert ist
oder aufgrund von experimentellen Ergebnissen, die eine
funktionelle Rolle dieses Gens nahe legen.
Knock-out: gezieltes Ausschalten eines Genes in einem Organismus, meistens dem Mausmodell, zur Analyse von GenFunktions-Beziehungen. Sind beide Allele eines Gens ausgeschaltet, liegt ein →homozygoter knock-out vor (-/-). Ist nur
ein Allel ausgeschaltet, handelt es sich um einen →heterozygoten knock-out (+/-).
Kodierend: Bereich eines Gens, der die Sequenzinformation
für ein Protein oder Teile eines Proteins enthält (→Exon,
→Intron)
Konservative Mutation: Veränderung der DNA- oder RNASequenz, die zum Austausch einer Aminosäure durch eine
biochemisch ähnliche Aminosäure führt.
Linkage: Kopplung von einem bestimmten Abschnitt des
Genoms mit einem bestimmten Phänotyp oder auch Kopplung zwischen zwei räumlich benachbarten Genabschnitten.
Linkage Analyse: statistische Analyse, bei der im Rahmen
von Familienuntersuchungen eine mögliche Kopplung
(→Linkage) zwischen Phänotypen und bestimmten Genabschnitten untersucht wird oder auch auf eine mögliche
Kopplung zwischen zwei Genabschnitten getestet wird.
DEUTSCHE ZEITSCHRIFT FÜR SPORTMEDIZIN
Jahrgang 53, Nr. 12 (2002)
Molekularbiologie
Linkage Disequilibrium: Statistisch signifikanter Zusammenhang zwischen Allelen mit engen räumlichen Beziehungen. Dieses Phänomen kann sowohl für Varianten innerhalb
eines Gens, als auch für Varianten unterschiedlicher, in enger Nachbarschaft liegender Gene auftreten.
Mikroinjektion: Methode, die zum Gentransfer benutzt wird.
Gezielte Injektion von genetischem Material (zumeist ein
→Vektor) in eine Zielzelle oder ein Gewebe.
Mikrosatelliten: Wiederholungen kurzer, identischer Basenpaarabfolgen von 2-5 Basen Länge (z.B. [CA]n), welche über
das ganze Genom verteilt vorkommen.
Missense Mutation: Austausch einer einzelnen DNA-Base
innerhalb eines Codons, was zum Einbau einer anderen Aminosäure in das Protein führt.
Monogenetisch: durch eine Mutation in einem einzelnen
Gen verursacht. Zumeist auf eine Erkrankung oder die Ausprägung einer Eigenschaft bezogen.
Multifaktoriell: durch die Interaktion verschiedener genetischer und nicht-genetischer Einflüsse verursachte Ausprägung einer Eigenschaft (oder Erkrankung).
Nonsense Mutation: Austausch von Basen auf DNA-Ebene,
welche zu einem →Stop codon führt. Folge hieraus ist ein
vorzeitiger Stop der Translation und ein unbrauchbares oder
zumindest deutlich in seiner Funktion verändertes Protein.
Northern Blot: Methode der Identifikation und Quantifizierung von RNA. Die nachzuweisende RNA wird auf dem
→Blot mit kurzen, spezifisch bindenden, einzelsträngigen
DNA-Fragmenten →hybridisiert. Die Detektion erfolgt anhand der Markierung (z.B. Radioaktivität) der zugesetzten
DNA-Fragmente.
Penetranz: Wahrscheinlichkeit einer Mutation, einen veränderten →Phänotyp hervorzurufen.
Phänotyp: Ausprägung einer bestimmten (klinischen) Eigenschaft, welche sowohl durch genetische Faktoren als
auch durch Umweltfaktoren beeinflusst werden kann.
Polymerasekettenreaktion (PCR): molekularbiologische
Methode, mit deren Hilfe definierte isolierte DNA-Abschnitte vervielfältigt und damit der Untersuchung zugänglich gemacht werden.
Primer (Oligonukleotid): Synthetisierte Basensequenz, welche spezifisch an bestimmte natürliche DNA-Sequenzen bindet und bei der →PCR als Ausgangsbasis für die Vervielfältigung von DNA-Bereichen dient.
Promotor: Teilbereich eines Gens, der seine Transkription
kontrolliert.
Proteomics: Forschung, welche sich mit der Funktion und
Interaktion von Proteinen untereinander und in Zusammenhang mit äußern Einflussgrößen beschäftigt.
Punktmutation: Austausch einer einzelnen Base in der DNA
Sequenz.
Jahrgang 53, Nr. 12 (2002)
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Regulatorische Mutation: Mutation in einer nicht-kodierenden Region des Genoms, welche die Expression von Genen
beeinflusst.
Rekombinante DNA: DNA-Molekül, das durch die in vitro
Verknüpfung verschiedener DNA-Moleküle entstanden ist.
Restricted fragment length polymorphism (RFLP): Varianten im Genom, welche dadurch gekennzeichnet sind, dass
durch den Austausch einer Base eine Erkennungsstelle für
ein →Restriktionsenzym entstanden oder verloren gegangen
ist. Mittels →PCR, Enzymverdau und Gelelektrophorese ist
durch diese Methode die Detektion unterschiedlicher Genvarianten (→Allele) möglich.
Restriktionsenzyme: Enzyme, welche spezifisch definierte
DNA-Sequenzmotive erkennen, daran binden und den DNADoppelstrang durchtrennen.
Southern Blot: Methode zur Identifikation von DNA. Die
nachzuweisende DNA wird vor dem Transfer auf den →Blot
denaturiert und anschließend mit kurzen, spezifisch bindenden, einzelsträngigen DNA-Fragmenten →hybridisiert. Die
Detektion erfolgt anhand der Markierung (z.B. Radioaktivität) der zugesetzten DNA-Fragmente.
Stille Mutation: Austausch einer einzelnen DNA Base, welche keine Veränderung der Aminosäurensequenz des zugehörigen Proteins bedingt.
Single Nucleotide Polymorphism (SNP): Einzelbasenaustausch, welcher im Gegensatz zu einer Mutation mit einer
Frequenz von mehr als 1% in einer untersuchten Population
auftritt. Im Moment wird geschätzt, dass das menschliche
Genom bis zu 10 Mio. dieser SNP’s enthält.
Stop codon: Basentriplett, das bei der Translation zum Abbruch der Proteinsynthese führt. Die drei bekannten Stop codone sind TGA, TAA und TAG.
Transfektion: Übertragung von genetischem Material (zumeist ein →Vektor) in Zellen oder Gewebe eines Wirts.
Transgener Organismus: Organismus, in den mit Hilfe gentechnischer Methoden ein fremdes Gen eingeführt worden
ist, das von Generation zu Generation weitervererbt wird.
Transgene Organismen sind somit gentechnisch veränderte
Organismen.
Vektor: DNA-Segment, das sich in einer Zelle autonom replizieren kann. Vektoren dienen als Transport- und Vermehrungsmolekül für die in ihnen integrierten DNA-Fragmente,
die in eine fremde Zelle eingeschleust werden sollen.
Western Blot: Methode zur Identifikation und Quantifizierung von Proteinen. Das nachzuweisende Protein wird auf
dem →Blot mit spezifisch bindenden Antikörpern inkubiert.
Die Detektion erfolgt über die gebundenen Antikörper.
Wiederholungssequenz: DNA Sequenz welche im Genom in
mehrfacher gleicher oder ähnlicher Kopie vorkommt (z.B.
→Mikrosatelliten).
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